【基于PLC控制的气动机械手设计7100字（论文）】

基于PLC控制的气动机械手设计可以更加便捷的操控着机械手，气动机械手的设计涉及到气动以及PLC两部分内容。其机械结构由(以及一些连接件和爪子组成，选用合适的回路，控制其压夹紧等一系列的控制，让机械手真正成为了可自动化的气动机械手关键词：气动机械；结构设计；PLC;自动控制 31.1课题研究的背景和意义 3 31.3课题研究的主要方向和内容 32气动机械手设计方案 4 42.2机械手的结构形式 4 53结构设计 63.1手爪设计 63.2升降计算 73.3水平计算 3.4底座旋转设计 3.6机械手稳定性 4气动系统设计 4.1手爪设计 4.2摆动设计 4.3伸缩设计 4.4气动原理图和机械手外观图 5控制设计 5.1控制要求 5...PLC控制接线图 总结 1气动机械手是目前发展的一种高科技自动化设备。气动的发展的优越性越来越被人类所知，他在诸多方面还有着很大的优点，它逐渐的代替手工并可以严格的按照人类想要的要求来完成工作，遵循着人类设计的程序。它也能够在一些人类不能胜任的艰苦环境下顺利完成工作。大大减轻了人类的施工条件并提高了生产效率，加快了国家发展的步伐。因此，现在很多国家开始从事对机械手的设计与研究开发。特别是如今的我国，在机械手上的研究有了大量的研究成果，取得了极大的工业发展。气动机械手是一种具有多个自由度的多功能机械，可以在人类无法涉及的恶劣环境中完成工作。气动机械手看起来结构简单。其实里面具有很多的研发科技在里面。所以它的适应性特别强，能够应用到各种生产活动中，具在现代科技日新月异的发展下，机械手根据自动控制性能强的优点已经成为现代科技不可缺少的一块。以汽车工业为例。传统的人工操作已经不能满足现代工业的发展能力。汽车钢板零部件的精度要求越来越高。而这些超越人类极限的工作只能依赖气动机械手的发展。国外一所大学研究出来一个可以攀爬的机械手，在墙壁上，在天花板上等各个地方攀爬，攀爬的机械手上都安装了吸盘，牢牢的吸附在所攀爬的物体上，这种机械手所占空间很小，可以用于搬运一些小型工具，比如钳子，螺丝刀之类的物品。也可以进行一些工作，比如墙角的清理，线路的检查和远程遥控它控制某个设备的开关。并且通过不断的改善，这种机械手已经变得更容易操控，只需要输入固定的目标，就可以自动生成指令，完成任务。并且操作人员可以远程监控这个机械手。现代制造厂大部分都开始使用机械手。此外，该机械手还应用于酒类、涂料灌装、自动封盖、安装拧紧机械手、奶盒包装机械手，广泛应用于制造以及医学行业。例如：达芬奇手术机械手等。本文主要研究气动机械手。目前，我国的机械行业的快速发展。而智能仓储也是紧跟其后，本课题研究的三轴机械手正是基于智能仓储的应用场景，实现快递包裹的快速转移。我国对气动机械手的需求量比较大，但我国整体发展水平还比较落后，因此有必要对其结构和整体控制系统进行研究。在研究中，我们主要致力于使其运行更加安全可靠，生产更加高效，生产质量和设备质量更加有保障。本文主要从以下几个方面进行探讨和研究：1、简述气动机械手工作要求和大致结构；2、对气动机械手的气动原理图和主要零部件进行了设计，并计算相关的参3、对PLC的端□接线进行了设计。2气动机械手设计方案气动机械手的组成，第一是手，用来钳住工具，根据所钳住的物体的宽度，重量，具有几种形式。第二是运动机构，运动机构，用来改变被钳物体的状态，最后一个是自由度，自由度是依靠运动机构的运动来定义，是机械手运行的关键因素，自由度越大，气动机械手越可以涉及到更广的范围，并不止一个自由度，机械手的自由度可以控制各种电机完成任务。如下图：控制系统(一)控制系统(二)机械手的种类多样，但是最常见的是：软索式型等。而根据其运动的坐标方式，则有直角，圆柱，球坐标以及关节式这些坐标方式。由于本设计中自由度大，旋转应该相对比较灵活，根据这些特点我们在这里选择圆柱坐标型。但是还会有运动行程小等等不足。因此我们添加了一个摆动机构，增加了机械手的一个上下自由度。压、8-10个主要气压。本实用新型燃煤气源配送方便，维修简单属于机械气动驱本设计中主要采用伺服电机来驱动手臂运转。而机械传动仅限于固定的动作。一般是采用凸轮式的连杆机构来完成所规定本文中采取全气动方式做为机械手的驱动条件，主要动力部件为气缸和气动3结构设计手爪的设计对于机械手的设计来说至关重要。b.启动范围在电动机工作时，手指的启动开关位置中最大值是测量的，这个变化被统称为启动开关幅值。c.结构小，重量轻运动状况在操作时发生变化，其中的结构会有变化，采用小结构，轻重量。d.手爪的强度和刚度夹紧的输送方式使它是在一定时期内自动结束的。该仪式使用弹簧式气动离动输送缸。这个驱动装置主要是由于它的整体简单方便。手爪设计要求夹紧并夹起工件：下面是公式中的单位。手爪上的驱动力通过设计，计算得查得，可用公式计算：因为缸的运行需要气压来完成，因此Fc=P·A。A设为50mm。综合材料选择d/D=0.7,d=35mm。经计算压力等于1兆帕。3.2机械手升降计算负载/KNe工作压力表1机械类型↵机床拉床↵农业机械↵建筑机械↵气动凿岩机↵重型机械↵起重运输机械↵工作压力表2由上述可知，在不忽略其他因素的情况下，取系统的负载为15000N,故选气缸压力P1=1MPa。为了能够使整个气动泵进出能够尽量达到同时满足与整个工作台快速转动杆腔的运动面a1,和无杆腔运动面a2应该满足a1=2a2。同时气故此在气缸上的气体无杆腔有效水平截面：8表3考虑到其他可能性的因素，取升降缸内径大小值为63mm;虽然比50大，但是可以保证压力的大小可以完全适应此升降缸。因此选择的取的稍微大了一些。4568表41.气缸表面材料选用强度检测后。选用45号钢，其动力学性能最为好。计算其强度为600兆帕。取安全系数为5。10。因此缸体的内径和外径之间取10毫这样可以得到外径为83毫米。在上述计算中，可得活塞杆得直径可以在下表中取90。4568检查尺寸，查得：最小稳定流量qminmin,因强度计算二结构设计密封性其夹紧密封圈按形状主要可分有u形y型夹紧密封密闭卷、u形u型夹紧密工程设计方案特别考虑选用一种o型钢作密封保护卷。活塞设计拉的过大。如果元件之间的运转太死板，可能会损坏元器件间导致气压不稳定。在实际进行气缸设计工作过程中必须特别要注意确保最低气缸装置具备一导向轴长度为A。活塞的宽度设为M。图91]计算得其导向长度后，取9厘米。图中滑动面的距离为A=0.8×9cm=7.2厘米。计算端盖可用公式计算得端盖：下面是公式中的单位。3.2.6缸的大小计算机械手的缸直径不得超过整个缸体的内径20-30倍，可得：机械手的夹爪夹紧物体时，在物体在水平方向上的受力如下图。图10设工件重量为五千克，长度为一百毫米。缸及其元件的M₂[41为所得到的值，可用公式计算得：3.4机械手底座旋转设计旋转机构可以用几个齿轮的啮合来实现，同时搭配气动的配置，让底座各种机械运动组成的零部件被正常运行，齿轮的机械运动主要用途是机械用来通过控气动旋转图如下：图11齿轮的旋转性好，并且可以旋转360度，配合旋转气缸，可以很好的实现机械手的旋转，实现机械手爪部的运行。3.4.1机械手旋转设计机械手旋转的负载功率：当机械手旋转加速或者减速时。其功率：当机械手旋转加速或者减速时。计算力矩：当机械手旋转加速或者减速时。计算得GD:机械手运转：机械手制动：二二式中：R3.4.2旋转气缸的选型优高精度可安装磁性开关度数可调节度数可调节图13根据上图的旋转气缸，由于MSQB-20A的旋转气缸旋转角度可调节，精度高。并且操作十分容易。因此选择MSQB-20A的旋转气缸作为本机械手的旋转3.5机械手的结构设计通过不断的设计，最终选择螺距为6毫米的螺接下来通过计算得到b为3.9毫米。得到螺纹牙为40毫米。剪切强度图143.6机械手的稳定性影响单一线量或者角度的定位精度误差的因子有以下几点：不同的卫星定位系统模型对其测量影响准确程度的决定因素可能是不一样的。例如在对一个机械运动挡块本身进行碰撞定位时，定位的准确精度大小应该与机械挡块上的刚度及其在通过碰撞连接到机械挡块上的机械运动时加速度大小有关。2.刚度要求由于需要夹紧物品，所以要求机械手的刚度要特别高才行，不然夹着夹着物品就掉了。3.气动机械手的精度气动机械手的精度受很多因素影响，在制造时，在安装时都可能或多或少的影响机械手在运转时候的精度。4.工件的重量工件的重量对机械手的要求十分重要，如果工件太重，可能导致机械手发生翻转，太小可能导致机械手的爪子夹不到，并且在运行中导致爪子定位不清，最后让工件所放的位置距离理想位置过远。5.气动控制夹紧等功能。3.6.2机械手的缓冲缓冲的传动形式主要可以包括位于气缸内部末端的内缓冲传动设备及气缸缓冲传动回路。主要有：改变缓冲气流流量，达到调节气缸缓冲的目的。三个主要参数都应该是在气缸工作使用环境特定条件下所受到限制的。一般会选择最大加速度，因为最大加速度通常会根据一些相对性能等影响因素等来进行综合选择。当气缸水平伸缩时(1)电动机可以通过新鲜空气来带走一定数量的热能，保证了机械的正常工4.1手爪设计www图16(2)设从三位四通进去的气流压力P=1Mpa。4.3伸缩设计(2)设从三位四通进去的气流压力P0.25Mpa。4.4气动原理图和机械手外观图平平网区X不网XDe图185控制设计5.1控制要求该控制系统的气动控制单元物体结构为一个圆柱形的全坐标式气动控制机械手。它的主要特点之一是它的三个手臂在三维空间里同时具有三个旋转方向的运动自由度，即用四个三位四通的电磁阀分别进行操纵和气动控制四个三位气5.2PLC的端□I/O地址分配表本系统的PLC的I/O地址分配表如下表所示：启动按钮SB₁前进电磁阀KM₁停止按钮SB₂后退电磁阀KM₂前进到位按钮SB₃底盘顺转电磁阀KM₃后退原点按钮SB₄底盘逆转电磁阀KM₄底盘顺转按钮SB₅上升电磁阀KM₅底盘逆转按钮SB6下降电磁阀KM6下降到位按钮SB₇夹紧电磁阀KM₇上升原点按钮SB₈夹紧到位按钮SB9夹紧原点按钮SB105.3PLC控制接线图根据上述的气动机械手的结构原理和控制原理，本系统的PLC控制接线图如下图所示：2#/底盘逆转LN16/首进1#/后遮2#/底盘顺赖36/下降5.4程序梯形图本系统的梯形图如下图所示：1位位到62维维M扑1#前语MM夹案1MMnMI5MMMto*上开始时是否所有都处在原点X003,在正常的启动后，先前进，伸出去夹紧东西，然后开始旋转，旋转之后下降放回去。然后再上升再旋转到位。前进之后旋转，然后下降执行指令M7,下降到位后，松开夹紧，松开夹紧后，开始后退M15,然后执行上升指令M17,开始旋转M7指令，逆转M21,开始复位ZRST。本次测试的软件适用范围更广.所以测试选择了一个圆柱形的控制底座和四(1)机械工作的各种环境变化适应度高，且完全不会由于工作环境的温度变化而直接影响传动齿轮的横向传动和速度控制。(2)该类的机械手既同样能够被广泛用来帮助移动和进行装卸小型物品，也同样能够用来提供给人们教学和研究实验所用都需要的其他东西。(3)手臂底部采用了双压力作为主要动力的气缸，可以自动调节实现手臂